電磁渦流剎車作為汽車輔助剎車的研究.pdf

1、在汽車控制系統(tǒng)中，制動(dòng)部分是非常重要的組成部分。汽車行駛過(guò)程中為了保持適當(dāng)?shù)能囕v間隔和駕乘舒適度，精確控制剎車力矩顯得尤為重要。由于剎車控制執(zhí)行系統(tǒng)是非線性的，一個(gè)響應(yīng)速度快且具有魯棒性的剎車控制系統(tǒng)是至關(guān)重要的。對(duì)于緊急剎車情況，除了精確控制剎車力矩外，還要避免輪子被抱死的情況發(fā)生。我們可以利用電磁渦流剎車作為現(xiàn)有剎車系統(tǒng)的一個(gè)補(bǔ)充，電磁渦流剎車系統(tǒng)的剎車力矩大小與車子的速度近似成正比例關(guān)系，這種剎車系統(tǒng)在高速情況下可以提供較大的剎車

2、力矩，在緊急剎車情況下能提供較好的響應(yīng)速度，另外由于它是非接觸剎車可以延長(zhǎng)整個(gè)剎車系統(tǒng)的壽命，同時(shí)可以大大提高行車的安全和駕乘的舒適度。 汽車剎車系統(tǒng)工作過(guò)程中，一般都存在機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能的現(xiàn)象。如果要保證剎車片(盤)和剎車鼓的性能，就要令其工作在合適的工作溫度。由于存在較高的能量轉(zhuǎn)化，就要求剎車片(盤)與剎車鼓所用材料有合適的比熱，并且在裝配時(shí)也要考慮散熱問(wèn)題。對(duì)于摩擦制動(dòng)器往往在設(shè)計(jì)、裝配時(shí)沒(méi)有考慮到散熱問(wèn)題，而導(dǎo)致制動(dòng)器的

3、失效。就電磁渦流剎車而言，由于采用了一套新的工作機(jī)制，它工作在相對(duì)涼爽的工況下。電磁渦流剎車有良好的散熱能力，其工作相對(duì)獨(dú)立，不會(huì)增加原有摩擦制動(dòng)器的發(fā)熱量。用電磁渦流剎車作為現(xiàn)有摩擦制動(dòng)器的輔助剎車系統(tǒng)，原有的剎車系統(tǒng)就可以較少的利用，從而不會(huì)達(dá)到較高的溫度，可以避免剎車失效的問(wèn)題產(chǎn)生，大大提高剎車系統(tǒng)的使用壽命。所以可以說(shuō)電磁渦流剎車是現(xiàn)有剎車系統(tǒng)的一個(gè)重要補(bǔ)充。因此有必要研究電磁渦流剎車系統(tǒng)。 本文提出了描述電磁渦流剎車靜

4、態(tài)特性(角速度和剎車力矩關(guān)系)的數(shù)學(xué)模型，這個(gè)新模型比有關(guān)文獻(xiàn)以前提出的其他三個(gè)模型性能要好，它利用了最小二乘法原理進(jìn)行模型預(yù)測(cè)。與老模型不同的是，新模型把電磁線圈磁場(chǎng)的電阻效應(yīng)看作是轉(zhuǎn)速的函數(shù)，而不再把它看作常量。這樣就能綜合磁鐵的磁飽和、氣隙及退磁等負(fù)面影響，使建立的新模型更精確。利用Matlab編寫程序，描述不同的剎車特性(靜態(tài)和動(dòng)態(tài)靜)，而且對(duì)不同的道路路況進(jìn)行剎車性能評(píng)估。 控制器的設(shè)計(jì)考慮到了車輪的滑移，控制器的設(shè)計(jì)

5、目標(biāo)就是控制車輪的滑移率在一個(gè)理想的范圍內(nèi)，這時(shí)輪胎仍可以產(chǎn)生側(cè)向力和驅(qū)動(dòng)力以保證車輛運(yùn)行安全，并且是車輛在較短距離內(nèi)可以停下來(lái)。為了控制車輪的滑移率，所建立的模型用滑移率來(lái)描述車輛的動(dòng)力學(xué)方程。整個(gè)剎車系統(tǒng)是非線性的和不確定的(參數(shù)的不確定和系統(tǒng)動(dòng)力模型的不確定性)，由于滑?？刂瞥Ｓ糜趨?shù)和模型不確定的非線性系統(tǒng)，因此選用滑?？刂苼?lái)控制車輪的滑移率。由于滑?？刂破鞯聂敯粜裕梢杂脕?lái)解決剎車控制算法設(shè)計(jì)中的兩個(gè)主要困難：1)車輛系統(tǒng)是參

6、數(shù)隨時(shí)間變化的且具有不確定性的非線性系統(tǒng)；2)整個(gè)剎車系統(tǒng)的性能表現(xiàn)和輪胎與路面的狀況有很大關(guān)系。利用軟件程序?qū)υO(shè)計(jì)的車輛系統(tǒng)模型進(jìn)行了模擬，并且設(shè)計(jì)的滑?？刂破魇管囕v在不同道路狀況下的滑移率保持在給定的范圍內(nèi)。模擬結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的剎車系統(tǒng)有較好的性能。 本課題的研究表明，電磁渦流剎車是很好的輔助剎車裝置。電磁渦流剎車的應(yīng)用和控制可以在設(shè)計(jì)剎車系統(tǒng)的時(shí)候與摩擦剎車系統(tǒng)進(jìn)行綜合考慮，這樣可以綜合兩個(gè)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)，在降低車輛使用成本的